Выплавить сталь марки 17Г1С в кислородном конвертере емкостью 280т

T_кр– температура кислорода в критическом сечении сопел кислородной фурмы,  К.

m – массовый расход кислорода через одно сопло кислородной фурмы, кг/с;

f_кр – площадь критического сечения сопла кислородной фурмы, м^2;

f_вых – площадь выходного сечения сопла кислородной фурмы, м^2;

в) выходные данные

n – число сопел кислородной  фурмы, шт

α – угол наклона осей сопел  к оси кислородной фурмы, град.

Условные обозначения остальных  выходных данных приведены на рис. 4.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок. 4.1 – Профиль и основные параметры сопла Лаваля

 

25

Расчет

Давление кислорода в критическом  сечении сопел кислородной фурмы

Р_кр = Р_н * 0.528 = 1685600 * 0.528 = 889997  Н/м²

Температура кислорода в критическом сечении сопел кислородной фурмы

Т_кр = Т * 0.833 =293 * 0.833 =244,069 К

Плотность кислорода в критическом  сечении сопел кислородной фурмы

Число сопел кислородный фурмы

Массовый расход кислорода через одно сопло кислородной фурмы

Площадь критического сечения сопла  кислородной фурмы

Диаметр критического сечения сопла  кислородной фурмы

Площадь выходного сечения сопла  кислородной фурмы

Диаметр критического сечения сопла  кислородной фурмы

 

Длина докритической части сопла  Лаваля

 

26

Длина закритической части сопла Лаваля

Длина сопла Лаваля

L_сопл = L_докр + L_закр = 0.01593 + 0.06698 = 0.08291м

Радиус закругления тороида  входной части сопла Лаваля

r_т= d_кр = 0,03187 м

Угол наклона осей сопел к  оси кислородной фурмы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.2 - Профиль сопла Лаваля (М 1:1)

 

 

27

5 ВЫБОР СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ  И ОЧИСТКИ

КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ

 

Защита воздушного бассейна в черной металлургии осуществляется по трем направлениям:

1) защита от «организованных»  видимых загрязнений и выбросов в виде отходящих (из агрегатов) газов и находящихся в их составе пыли, копоти, дыма с использованием газоотсасывающих устройств и дымовых труб;

2) борьба с «неорганизованными»  видимыми загрязнениями, попадающими  в атмосферу в процессе перевозки,  перемещения, складирования сыпучих материалов и металлошихты, а также при транспортировке и переливах жидкого чугуна, шлака, стали и лигатур;

3) борьба с невидимыми загрязнениями  токсичного характера, часто более  вредных, чем видимые.

Выбросы вредных веществ из кислородных конвертеров, работающих с газоотводящим трактом без дожигания СО, на 1 т стали составляют: пыль – 27 кг; SO2 – 0.4 кг; CO – 0.75 кг;  NO2 – 0.03 кг.

Поэтому, современные конвертерные цехи оборудуются системами:

- отвода конвертерных газов  с улавливанием пыли и утилизацией тепла;

- отсоса пыли и дыма, образующихся  при ремонте сталеразливочных  ковшей и скачивании шлака  из чугуновозных ковшей;

- отсоса пыли от бункеров  сыпучих материалов и  устройств  их транспортировки;

- отсоса пыли на участке выгрузки прибывающих сыпучих материалов;

- сбора паров свинца и теллура  в разливочном прoлете цеха.

 

Компановочная схема отвода конвертерных газов с улавливанием пыли и утилизацией  тепла (система OG-BD) приведена на рисунке 5.1 [6]

1 – конвертер; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – съемный камин; 4 – охлажда-ющий камин; 5 – сатуратор; 6 – скруббер; 7 – сепаратор; 8 – дымосос; 9 – факел; 10 – гидрозатвор; 11 – газгольдер.

Рис. 5.1 - Схема установки  охлаждения и очистки конвертерных газов  без дожигания СО

 

29

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ  ПЕРИОДОВ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ПЛАВКИ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 145 т КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА

 

Исходные данные

Номинальная емкость конвертера - Q =280 т;

Удельная интенсивность продувки – q = 3,0 м³/(т.мин);

Удельный расход кислорода –  I = 54,1243 м³/т;

Число конверторов в цехе   - N = 2 ;

Число календарных суток в год  - К= 365 суток

 

Расчет [7]

Продолжительность периода завалки  стального скрапа (принимаю нормативную)

t_скр = 2 мин

Продолжительность периода заливки  чугуна

t_чуг = 0,67+Q^0.267 = 0.67 + 280 ^0.267 = 5,17 мин

Продолжительность периода продувки

t_пр= I/q = 54,123 / 3,0 =  18,041 мин

Продолжительность периода повалки  конвертера

t_пов= 0,0072Q + 3.8 = 0.0072 * 280 + 3.8 = 5,816 мин

Продолжительность периода выпуска  плавки

t_вып= 0,0109*Q + 3,5 = 0,0109 * 280 + 3,5 = 6,552  мин

Продолжительность периода межплавочного  простоя

t_мп= 0,0111*Q + 1,7= 0,0111 * 280 + 1,7 = 4,808 мин

Длительность конвертерной плавки

t_пп =  t_скр +t_чуг+ t_пр + t_пов + t_вып + t_мп = 2 + 5,17 + 18,041 + 5,816+ 6,552 + 4,808 = 42,389 мин.

Производительность цеха с 3-мя  конвертерами (при классической схеме  работы)

ПР = (N-1) 1440 Q K/ [(1+0.12) t_пл]= (2 – 1)*1440*280*365 / [(1 + 0.12)*42,389] =3099841 т

Производительность 50 -т конвертера при классической схеме работы

ПР_конв = ПР / N= 3099841 / 2 = 1549920,428 т

Таким образом, длительность конвертерной плавки в заданных условиях составит 42,389 мин, производительность 280 -т конвертера (при  установке 2 конвертеров в цехе и классической схеме работы) – 1549,920   тыс.т стали в год.

 

30

7 Особенности выплавки стали марки 17Г1С

 

Химический состав стали марки 17Г1С должен соответствовать действующим ДСТУ.

Назначение плавки производится с  учетом регламентов химического  состава, установленного на предприятии.

Шихтовые материалы [8]

а) жидкий чугун

Подается из доменного цеха в  очищенных чугуновозных ковшах. Чугун  сливается в миксер после получения  результатов химического анализа. Перед сливом в миксер производится максимальное удаление шлака с поверхности чугуна.. Количество миксерного шлака в заливочных ковшах должно быть не более 0,3 % от массы чугуна Химический состав чугуна должен удовлетворять следующим требованиям, %: С – 4.1;  Mn = 0.2; Si = 0.98; P = 0.15; S = 0.05.

Температура чугуна должна быть не менее 1320 ^оС.

б) стальной скрап

Стальной скрап, заваливаемый в  конвертер должен соответствовать  требованиям ДСТУ 2787.Толщина кусков стального скрапа не должны превышать 240 мм. Размеры пакетов не должны превышать 2000´1500´750 мм.

в) Охладители и шлакообразующие  материалы.

В качестве охладителей могут быть использованы железная руда, окатыши, окалина, железорудный концентрат, марганецсодержащие отходы.

В качестве основного шлакообразующего материала применяется известь. Содержание СаО + МgО в извести должно быть не менее 93.5%, ППП не более 5.5%. Для ускорения шлакообразования применяется плавиковый шпат с содержанием СаF₂ не менее 95%.

Шихтовка плавки и  подготовка конвертера к работе

Шихтовка плавки ведется из расчета  окончания продувки при С = 0.14%, температуры  металла 1625^оС и основности конечного шлака 3.5. Доля стального скрапа должна составлять 23,075 %. Расход извести 7,289 кг на 100 кг металлошихты, плавикового шпата 0,2 кг на 100 кг металлошихты.

Завалку стального скрапа и заливку  чугуна рекомендуется производить  при температуре футеровки конвертера не менее 1000^оС.

 Режим ведения плавки

Продувка плавки производится через 3ти-сопловую кислородную фурму. Чистота  технологического кислорода  должна быть не менее 99,5 %.

 

31

Давление кислорода перед соплом КФ 784000 Н/м², расход кислорода по ходу продувки должен составлять 55,138 м³ на 1т кг стали.. Первую порцию извести (50 %) присаживают на стальной скрап до заливки чугуна. Вторая и третья порции извести присаживаются с интервалом 2-3 мин с расчетом окончания присадок в течение 1/3 продувки.

Плавиковый шпат присаживается  с первой позицией извести или  в период свертывания шлака. Момент окончания продувки определяем по количеству израсходованного кислорода и времени  продувки, равному14,74 мин.

 Выпуск плавки

Выпуск плавки в сталеразливочный ковш производится при наличии подготовленной МНЛЗ и свободного разливочного крана. Ковш для приема стали должен быть тщательно просушен и очищен от настылей, шлака и мусора. Продолжительность выпуска должна быть не менее 4 мин. Сталевоз с ковшом при выпуске плавки должен перемещаться так, чтобы струя металла, подающего в ковш, не попадала на футеровку ковша. Толщина шлака в ковше должна быть не более 150 мм. Рекомендуется отсекать шлак, засыпая металл теплоизолятором.

Раскисление и легирование стали

Раскисление и легирование стали  марки 18К произвожу силикомарганцем, ферросилицием и вторичным алюминием. Расход раскислителей и легирующих должен соответствовать расчету. Все  раскислители и легирующие должны быть тщательно взвешены.

Усреднение и корректировка температуры стали в ковше

усреднение состава и температуры металла в ковше, а также их корректировка производятся после выпуска металла, путем продувки нейтральным газом через погружную фурму.

 

 

32

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

 

1 Методические  указания к выполнению курсовой работы по курсу «Выплавка стали в конвертерах и мартеновских печах» (для студентов специальности 6.090401) / Сост. В.М. Кравченко.- Алчевск: ДонГТУ, 2006.- 12 с.

 

2 Методические  указания к расчету геометрических  размеров кислородного конвертера с использованием ЭВМ (для студентов специальности 6.090401) / В.М. Кравченко.- Алчевск:

ДонГТУ, 2006.- 19 с.

 

3 Методичні вказівки до виконання домашнього завдання «Розрахунок матеріального та теплового балансів киснево-конвертерної плавки» (для студентів денної та заочної форм навчання) / Укл. Є.Б. Теплицький.- Алчевськ: ДГМІ, 2000.- 35 с.

 

4. Методические указания к выполнению расчетных работ по курсу «Теоретические основы сталеплавильных процессов» (для студентов специальности 6.090401) / Сост. В.М.Кравченко – Алчевск: ДГМИ, 1993.- 23 с.

 

5 Методические  указания к расчету кислородной  фурмы с использованием ЭВМ  (для студентов специальности 6.090401) / Сост. В.М.Кравченко.- Алчевск: ДонГТУ, 2006.- 23 с.

 

6 Бережинский  А.И., Циммерман А.Ф. Охлаждение и очистка газов кислородных конвертеров.- М: Металлургия, 1975.- 310 с.

 

7 Роменец В.А., Кременевский С.В. Технико-экономический  анализ кислородно конвертерного производства. –М.: Металлургия, 1973.- 512 с.

 

8 Типовая технологическая  инструкция по выплавке стали в конвертерах (ТТИ-1.3-15-22-86) Днепропетровск: 1986, - 60 с.